QR 코드 생성기

모든 QR 코드 안에는 네 가지 결정이 숨어 있다

QR 생성기에 텍스트를 붙여 넣으면 흑백 사각형이 나옵니다. 그러나 보여주지 않는 것이 있습니다. 인코더가 방금 당신을 대신해 서로 다른 네 가지 결정을 내렸다는 사실입니다. 하나하나가 결과를 바꾸고, 하나하나가 다르게 내려질 수도 있었습니다.

이 도구는 네 가지를 모두 보여줍니다. 거기가 흥미로운 부분이기 때문입니다. 일단 보이기 시작하면 제멋대로처럼 느껴지던 동작 — 문자 하나 더했을 뿐인데 코드가 한 단계 커지고, 어떤 코드에서는 되던 로고가 다음 코드에서는 안 되는 일 — 이 더는 제멋대로가 아니게 됩니다.

• 모드 분할: 표준은 문자를 담는 네 가지 방식을 정의하고, 텍스트는 그 사이에서 나뉩니다.
• 버전: 1에서 40까지의 수로, 격자를 21×21에서 177×177 모듈 사이로 고정합니다.
• 오류 정정 수준: L, M, Q, H 중 하나로, 심벌이 얼마나 망가져도 읽히는지를 정합니다.
• 마스크: 데이터 위에 XOR로 겹치는 여덟 패턴 중 하나로, 스캐너를 헷갈리게 하는 모양을 깨뜨립니다.

넷 중 어느 것도 취향의 문제가 아닙니다. 나머지가 정해지면 각각에 옳은 답이 있고, 바로 그래서 지켜볼 가치가 있습니다. 서로 영향을 주고받기 때문입니다.

텍스트를 나누는 일은 최단 경로 문제

숫자 모드는 세 자리마다 10비트를 씁니다. 영숫자 모드는 두 문자마다 11비트를 쓰며 대상은 45자 — 숫자, 대문자, 공백, 그리고 아홉 개의 구두점입니다. 바이트 모드는 UTF-8 1바이트당 8비트입니다. kanji 모드는 바이트 모드라면 24비트가 드는 문자를 13비트로 처리합니다.

그래서 가장 싼 부호화가 문자열 전체를 한 모드로 처리하는 경우는 드뭅니다. 그렇다고 전환이 공짜인 것도 아닙니다. 세그먼트마다 4비트 모드 지시자와 문자 수 필드를 지불합니다. 숫자 묶음을 따로 떼어낼 값어치가 있는지는 그 길이에 달려 있습니다. 그래서 분할은 최단 경로 문제가 되고, 이 인코더는 어림짐작이 아니라 정확히 풀어냅니다.

HELLO12345678901234567890

as one alphanumeric segment
  4 + 9 + (11 x 12) + 6 = 151 bits

split at the digits
  4 + 9  + (11 x 2) + 6 =  41 bits
  4 + 10 + (10 x 6) + 7 =  81 bits
  total                 = 122 bits

29비트, 버전 1에서는 들어가느냐 마느냐의 차이입니다. 페이지의 세그먼트 표에는 인코더가 실제로 고른 분할과 각 세그먼트의 비용이 나오므로, 어떤 문자가 비싼지 볼 수 있습니다.

버전과 분할은 서로를 쫓는다

순진한 인코더를 틀리게 만드는 대목이 여기입니다. 문자 수 필드는 폭이 고정이 아닙니다. 바이트 모드에서는 버전 1에서 9까지 8비트, 버전 10부터는 16비트이고, 숫자 모드는 같은 경계에서 10, 12, 14로 바뀝니다.

즉 분할의 비용은 버전에 달려 있고, 버전은 분할의 비용에 달려 있습니다. 빠져나갈 길은 버전 그룹이 셋뿐임을 알아차리는 것입니다. 분할을 그룹마다 한 번씩 계산하고, 그중 어느 하나라도 들어가는 가장 작은 버전이 이깁니다.

• 버전 1–9: 숫자 10비트, 영숫자 9, 바이트 8, kanji 8.
• 버전 10–26: 숫자 12, 영숫자 11, 바이트 16, kanji 10.
• 버전 27–40: 숫자 14, 영숫자 13, 바이트 16, kanji 12.

마스크는 네 가지 감점 규칙으로 고른다

QR 코드의 데이터는 거의 무작위이고, 무작위한 흑백은 스캐너가 찾고 있는 구조 패턴으로 착각할 만한 모양을 만들어냅니다. 해결책은 그런 모양을 깨뜨리도록 고른 규칙적인 패턴을 데이터 영역에 XOR로 겹치는 것입니다. 패턴은 여덟 개이고, 인코더는 전부 시도합니다.

마스크를 씌운 각 심벌은 표준의 네 규칙으로 채점되며 합계가 가장 낮은 것이 이깁니다. 페이지의 표에는 여덟 점수가 규칙별 내역과 함께 나오고, 행을 클릭하면 그 마스크로 고정해 효과를 볼 수 있습니다.

• 연속: 행이나 열에서 같은 색 모듈이 다섯 개 이어지면 3점, 그 뒤로 한 모듈마다 1점.
• 덩어리: 한 가지 색으로 된 2×2 영역마다 3점.
• 위치 찾기 유사: 밝은 모듈 넷에 붙은 어두움-밝음-어두움-밝음-어두움의 1:1:3:1:1 배열에 40점 — 모서리 사각형을 닮은 패턴입니다.
• 균형: 어두운 모듈 비율이 절반에서 멀어질 때 온전한 5%마다 10점.

여기서 구현마다 해석이 조금씩 갈립니다. 1:1:3:1:1 패턴을 더 큰 배율에서도 세는지, 그리고 형식 정보를 점수에 넣는지가 그것입니다. 이 인코더는 대부분의 휴대폰 카메라가 돌리는 ZXing의 해석을 따르며, 독립적인 두 구현에 대해 고정되어 있습니다. 이 불일치가 무효한 코드를 만드는 일은 결코 없습니다. 읽히는 데 아무 문제 없는 여러 마스크 가운데 무엇이 뽑히는지를 정할 뿐입니다.

가운데 로고가 실제로 치르는 비용

모두가 같은 규칙을 되뇝니다. 수준 H는 30%를 복원하니 코드의 30%까지 덮어도 된다고요. 답의 모양부터 틀렸고, 그대로 따르다 보면 언젠가 스캔되지 않는 코드를 손에 쥐게 됩니다.

QR 코드의 오류 정정은 하나의 공동 자산이 아닙니다. 데이터는 Reed-Solomon 블록으로 나뉘고 각 블록은 자기 정정 코드워드를 가지며, 블록들은 격자 전체에 교차 배치됩니다. 긁힘이 한 블록을 크게 망치는 대신 여러 블록을 조금씩 건드리게 하려는 것입니다. 각 블록은 정정 코드워드의 절반쯤까지 잃어도 다시 세워집니다. 가운데 로고는 꽉 찬 사각형이고, 바로 그 모양을 흩뜨리려고 교차 배치를 하는 것이지만, 흩어짐이 고른 적은 없습니다.

그러니 물어야 할 것은 심벌의 몇 퍼센트가 덮였는지가 아닙니다. 가장 크게 다친 블록이 얼마나 잃었는지입니다. 이 페이지는 어느 모듈이 어느 코드워드에 속하고 그 코드워드가 어느 블록에서 왔는지 알기에 곧바로 답할 수 있습니다. 로고를 올리면 블록별 손상과 최악 블록에 남은 여유를 알려줍니다.

• 위치 찾기 패턴이나 타이밍 패턴, 형식 정보를 덮는 것은 예산 문제가 아닙니다. 거기에는 정정이 없고, 그것을 찾지 못한 스캐너는 정정 단계에 이르지도 못합니다.
• 코드워드의 절반이라는 수치는 상한입니다. 인쇄와 반사와 굽은 표면과 마모가 같은 예산을 쓰므로, 화면에서 딱 한계인 코드는 머그컵 위에서는 이미 한계를 넘습니다.
• 더 큰 로고를 위해 수준을 H로 올리면 심벌이 커지고, 같은 인쇄 크기라면 모듈 하나가 작아집니다. 이득이 아니라 손해일 때도 있습니다.

페이로드 형식과 그것이 무는 자리

Wi-Fi QR 코드나 연락처 카드는 스캐너가 알아보는 모양으로 정리한 텍스트일 뿐입니다. 모양 자체는 단순합니다. 실제 코드가 망가지는 곳은 이스케이프 규칙이고, 그것은 소리 없는 실패입니다. 코드는 말끔히 읽히면서 엉뚱한 답을 내놓습니다.

WIFI:T:WPA;S:Cafe\; Bar;P:p\:ssw\,rd;;

BEGIN:VCARD
VERSION:3.0
N:Lovelace;Ada;;;
FN:Ada Lovelace
ORG:Analytical Engines\, Ltd
END:VCARD

Wi-Fi 형식에서 세미콜론은 필드를 끝냅니다. 그래서 세미콜론이 든 비밀번호는 이스케이프하지 않으면 자격 증명을 도중에 잘라버립니다. 쉼표, 콜론, 따옴표, 역슬래시도 마찬가지입니다. 16진 숫자로만 이루어진 네트워크 이름은 따옴표로 감싸야 하며, 그러지 않으면 텍스트가 아니라 16진값으로 읽힙니다. vCard에서 구분자는 세미콜론과 쉼표이고, 75옥텟을 넘는 줄은 공백으로 시작하는 이어짐 줄로 접어야 하며, 줄 끝은 CRLF입니다.

여기의 빌더는 그 모두를 적용하고 무엇을 했는지 말합니다. 입력을 소리 없이 고쳐 쓰지 않습니다. 필드 아래에 지적이 뜬다면 텍스트의 무언가가 손질을 필요로 했다는 뜻이고, 스티커 천 장을 찍기 전에 알아둘 만한 일입니다.